淺談綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用

仉冰

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的煤炭產(chǎn)量逐年提高，采掘作業(yè)面也不斷向縱深方向發(fā)展，為了在確保安全生產(chǎn)的前提下， 提高作業(yè)效率，煤礦應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用綜采自動(dòng)化技術(shù)。基于此點(diǎn)，本文首先簡(jiǎn)要闡述了國(guó)內(nèi)綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，對(duì)綜采自動(dòng)化技術(shù)在煤礦井下生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)γ旱V產(chǎn)能的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦 ；采煤技術(shù) ；綜采自動(dòng)化

1 國(guó)內(nèi)綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)現(xiàn)狀

所謂的綜采自動(dòng)化具體是指在煤礦井下采掘作業(yè)面安全專家系統(tǒng)的保護(hù)下，利用有線和無(wú)線兩種通信方式，對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)采煤機(jī)自主定位與導(dǎo)航、煤巖狀態(tài)自動(dòng)識(shí) 別、液壓支架電液控制、刮板運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)推移以及工作 面自動(dòng)監(jiān)測(cè)等技術(shù)，自動(dòng)完成一系列采煤生產(chǎn)流程，對(duì)作業(yè)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)綜采工作面生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、采煤智能化、管理信息化、操作無(wú)人化，由此確保煤礦井下采掘作業(yè)的高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)。近年來(lái)，在 業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的不懈努力下，我國(guó)的煤礦井下綜采自動(dòng)化技術(shù)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，如中國(guó)煤炭科工集團(tuán)下屬的天瑪公司在 2008 年時(shí)，自主研發(fā)出了 SAC 型液壓支架電 液控制系統(tǒng)，并在綜采工作面進(jìn)行首次應(yīng)用。目前 SAC在國(guó)內(nèi)占據(jù)了 55% 的市場(chǎng)份額，占國(guó)產(chǎn)電液控制系統(tǒng)總量的 70%[1-3]。除此之外，還有多款智能型采煤機(jī)相繼問(wèn)世，并在神華集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、山西焦煤集團(tuán)等多家煤礦企業(yè)中獲得了應(yīng)用，這在一定程度上提高了綜采工作 面的生產(chǎn)效率和作業(yè)安全性。

2 綜采自動(dòng)化技術(shù)在煤礦井下生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 無(wú)人化系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)于煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)而言，遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制的最 高目標(biāo)是無(wú)人化系統(tǒng)，其要求現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備均具備信號(hào) 傳輸、信息感知、控制信號(hào)反饋等功能。根據(jù)綜采工作 面成套設(shè)備的條件，無(wú)人化控制系統(tǒng)構(gòu)成具體包括以下 內(nèi)容 ：“三機(jī)”自動(dòng)化控制、工業(yè)以太網(wǎng)、視頻信號(hào)傳輸 等。其中采煤機(jī)的自動(dòng)化控制技術(shù)是無(wú)人化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之所在 。

位置檢測(cè)。對(duì)采煤機(jī)在井下綜采工作面上的位置信 息進(jìn)行檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人操作的前提和基礎(chǔ)，可以借 助光柵對(duì)采煤機(jī)的移位情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，其原理是通 過(guò)信號(hào)處理裝置及光學(xué)傳感設(shè)備，在光照射下產(chǎn)生出莫 爾條紋，再利用 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，從而準(zhǔn)確感知出采煤機(jī)的位置信息。

截割煤作業(yè)自動(dòng)化調(diào)整。在綜采工作面上，通過(guò)對(duì) 采煤機(jī)截割軌跡的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，可以使采煤機(jī)依據(jù)煤 層頂板的變化情況，進(jìn)行仿形截割作業(yè)，由此能夠滿足 現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)需要。當(dāng)采煤機(jī)生成截割的完整路線軌 跡后，在具體的工作循環(huán)中，可以使?jié)L筒的調(diào)高實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化控制。

狀態(tài)監(jiān)控。采煤機(jī)是井下三機(jī)的重要組成部分之 一，也是綜采工作面的核心設(shè)備，它的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定與 否以及機(jī)械本身的健康情況，對(duì)高效、安全生產(chǎn)起著決 定性作用。大體上可將采煤機(jī)分成兩個(gè)部分，即截割部 和牽引部，前者歸屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)的范疇，提高其傳動(dòng)減 速機(jī)構(gòu)的可靠性和抗磨損性能，可以使其整體結(jié)構(gòu)得到 有效的改善，同時(shí)，運(yùn)用遠(yuǎn)程嚴(yán)控技術(shù)和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可視 化技術(shù)，能夠使地面操作人員對(duì)井下巷道進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)關(guān)鍵部件的健康診斷，由此能 夠大幅度提升采煤機(jī)的智能化程度，進(jìn)而滿足綜采工作 面的需要。

2.2 智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)針對(duì)綜采工作面的采煤機(jī)設(shè)計(jì)的，其由兩部分組成，一部分是監(jiān)控中心，另一部分是采煤機(jī)端。前 者包含隔爆型本安工控機(jī)、通訊傳輸模塊等 ；后者包含 編碼器、通訊傳輸模塊、PLC、傾角儀。兩個(gè)部分之間以 CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線的方式進(jìn)行通信。該系統(tǒng)具備如下功能 ：

控制方式。在手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，增設(shè)了遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和手動(dòng)控制相結(jié)合的模式。

遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)組態(tài)軟件，監(jiān)控中心能夠?qū)Σ擅簷C(jī)的主要工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

遠(yuǎn)程定高。采煤機(jī)的搖臂可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的高度對(duì)煤層進(jìn)行截割，若是需要以人工的方式進(jìn)行調(diào)整， 則在調(diào)整之后的搖臂高度會(huì)取代當(dāng)前的設(shè)定值。

記憶截割。根據(jù)傳感器采集到的采煤機(jī)工作信息， 可以自動(dòng)生成截割軌跡的路線，通過(guò) PLC 的輸出對(duì)調(diào)高 電磁閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由此便可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的記憶截割。

3 結(jié)論

總而言之，煤礦井下的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境較為惡劣，加之一些礦井的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，這對(duì)采煤技術(shù)提出了 較高的要求。想要確保高效和安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綜采工作 面自動(dòng)化是關(guān)鍵。通過(guò)綜采自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，不但可 以使井下生產(chǎn)作業(yè)效率獲得大幅度提升，從而降低生產(chǎn) 成本，同時(shí)還能有效減少各類安全隱患，這對(duì)于生產(chǎn)過(guò) 程安全性的提高具有重要意義。

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